RNA干擾技術(shù)在植物保護(hù)中的應(yīng)用

范唯艷

（遼寧省農(nóng)業(yè)科技成果轉(zhuǎn)化服務(wù)中心（遼寧農(nóng)業(yè)博物館） 遼寧沈陽 110161）

RNA干擾技術(shù)近幾年來發(fā)展迅速，主要是基于轉(zhuǎn)錄水平上的基因分析，探討基因阻斷模式，由雙鏈RNA介導(dǎo)同源微小RNA實(shí)現(xiàn)降解反應(yīng)的升級。從目前的研究當(dāng)中可以看出，基因序列的雙鏈RNA可以起到顯著的誘導(dǎo)作用，促進(jìn)基因的沉默現(xiàn)象發(fā)生，并通過外源性的遺傳物質(zhì)展現(xiàn)在機(jī)體內(nèi)的水平表達(dá)上，這對于植物保護(hù)具有非常重要的價值。

1 RNA干擾技術(shù)的發(fā)展

RNA干擾技術(shù)在20年前就已經(jīng)不斷發(fā)展繁榮，通過外源性基因的分析，可以發(fā)現(xiàn)植物當(dāng)中出現(xiàn)了RNA沉默現(xiàn)象，由dragon教授最早進(jìn)行實(shí)驗，并且在1994年由Monica聯(lián)合發(fā)現(xiàn)胡蘿卜素當(dāng)中的基因介導(dǎo)，可以使得30 %的細(xì)胞中霉菌轉(zhuǎn)化出現(xiàn)基因失活的作用。這一發(fā)現(xiàn)也被稱為是靜息作用，1995年，康奈爾大學(xué)的Susan博士進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)了RNA在阻斷基因表達(dá)上具有獨(dú)特的作用，通過切斷petit a基因的正向表達(dá)，可以揭開RNA基因抑制的謎題。

RNA干擾技術(shù)主要是通過大多數(shù)真核生物細(xì)胞當(dāng)中的共同抑制作用，從而對病毒起到一個誘導(dǎo)的反饋效果，通過轉(zhuǎn)錄水平的提升來促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)介質(zhì)的分解以及微小RNA的降解，這種合成與蛋白質(zhì)的復(fù)合作用具有同向的表達(dá)方式，將其切割、降解之后可以進(jìn)一步誘導(dǎo)微小RNA的降解，導(dǎo)致RNA沉默現(xiàn)象[1]。

2 RNA干擾技術(shù)在植物保護(hù)中的應(yīng)用

2.1 RNA干擾技術(shù)應(yīng)用于植物品種改良

植物為人們的生活提供了多種必不可少的產(chǎn)品，甚至可以說植物是一切人類產(chǎn)品的來源。但是隨著人類生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大以及對植物資源需求的不斷增多一些，植物卻處在滅絕當(dāng)中。為了提高植物的多樣化水平，促進(jìn)瀕危植物的保護(hù)，通過植物品種改良的方式可以提高人們的生活質(zhì)量，要求避免出于需求而對植物造成二次的破壞。

RNA干擾技術(shù)可以應(yīng)用在油料產(chǎn)品的改良當(dāng)中，促進(jìn)植物當(dāng)中不飽和脂肪含量的下降，從而提高整體植物的健康性水平，這對于一些油料作物的生產(chǎn)具有非常明顯的價值，例如應(yīng)用在花生、油菜籽以及橄欖當(dāng)中，就可以提高飽和脂肪的含量，降低不飽和脂肪酸，從而保護(hù)人的心血管健康。除此之外，RNA干擾技術(shù)還可以提升咖啡當(dāng)中的咖啡因含量，改善植物的性狀，從而調(diào)整植物的營養(yǎng)組成比例?，F(xiàn)在仍在研究當(dāng)中，還發(fā)現(xiàn)RNA干擾技術(shù)可以通過植物的代謝途徑干擾，使得分子改良成為一種可能，例如，劉易斯在研究當(dāng)中就對棉花籽油的硬脂酸比例進(jìn)行了相關(guān)的調(diào)整，通過RNA干擾技術(shù)可以使得普通油菜籽油當(dāng)中的亞麻油酸水平，從46 %提高到58 %，經(jīng)過加工之后，這種油脂的反式脂肪酸水平更低，生成膽固醇的概率更低，可以對人的心腦血管起到良好的保護(hù)作用。

2.2 RNA干擾技術(shù)在植物功能基因組學(xué)中的研究應(yīng)用

第一，功能基因組學(xué)的研究對象主要是更好地進(jìn)行基因的自由表達(dá)，調(diào)節(jié)基因的控制水平，完善基因的表達(dá)功能，在這樣的研究當(dāng)中，通過特異性的改變避免出現(xiàn)基因喪失或者基因降解，可以使得其基因研究更加具有確定性，通過干擾技術(shù)可以起到一種有效的喪失降低的作用，促進(jìn)基因沉默，使得某一種有害的功能呈現(xiàn)出靜息的狀態(tài)，避免突變發(fā)生的可能性。

第二，這種RNA的干擾技術(shù)還可以具有強(qiáng)烈的表達(dá)作用，引起生物的多樣反應(yīng)，作為一種強(qiáng)有力的工具，可以進(jìn)行基因的大規(guī)模篩選，從而全面提高基因表達(dá)功能，在未知功能的編碼當(dāng)中也具有反向啟動的作用，可以在一個細(xì)胞內(nèi)部進(jìn)行反復(fù)的轉(zhuǎn)錄形成RNA干涉，促進(jìn)基因沉默。

第三，在實(shí)驗室當(dāng)中應(yīng)用這種RNA干擾技術(shù)可以對植物的基因進(jìn)行大規(guī)模的篩選，這樣的篩選成本更低效率，更高，可以影響植物的胚胎發(fā)育細(xì)胞分裂，對于一些瀕危物種來說，這樣的RNA干擾技術(shù)可以促進(jìn)實(shí)驗室當(dāng)中這些植物的有效培育，避免植物瀕臨滅絕，同時還可以通過細(xì)胞基因表達(dá)的方式為這些植物進(jìn)行基因組碼，從而使其適應(yīng)外部的自然環(huán)境生長。避免由于氣溫濕度，光照土壤等因素對這些瀕危植物的生長造成負(fù)面影響。

例如，新西蘭某研究實(shí)驗室就通過胚胎發(fā)育，細(xì)胞分裂，性腺發(fā)達(dá)這些RNA干擾方式選擇了一些有效的關(guān)鍵基因，通過基因干擾的方式進(jìn)行基因測序，并且通過基因構(gòu)成文庫的重新表達(dá)，選擇不同植物個體當(dāng)中的細(xì)胞進(jìn)行篩選，確定經(jīng)營功能，實(shí)現(xiàn)了整個生物代謝途徑的改善，促進(jìn)了瀕危植物在新西蘭以外的生長。

2.3 RNA干擾技術(shù)在植物發(fā)育及生理代謝中的應(yīng)用

研究人員發(fā)現(xiàn)，植物在早期發(fā)育的過程當(dāng)中，通過特定基因的表達(dá)來實(shí)現(xiàn)生長的目的，因而通過靶細(xì)胞的內(nèi)項調(diào)整將一些目標(biāo)間去除，不僅可以提高植物的生物環(huán)境適應(yīng)性。還可以增強(qiáng)植物面對天敵的能力，促進(jìn)植物的自然繁衍，這種基因敲除的方式避免單一細(xì)胞在植物內(nèi)部當(dāng)中功能過于強(qiáng)大，從而影響植物的生理學(xué)發(fā)育。在研究當(dāng)中，科學(xué)家還發(fā)現(xiàn)某些基因在不同的時間點(diǎn)呈現(xiàn)出重復(fù)利用的狀況，通過這種基因敲除去除重復(fù)利用的基因，不僅可以使得其翻譯產(chǎn)物大大增加，還可以提高RNA干擾的實(shí)際有效性[2]。

在未來研究當(dāng)中，RNA干擾技術(shù)可以克服很多植物原性轉(zhuǎn)換以及翻譯產(chǎn)物不足的弊端，通過有效的發(fā)育過程探究促進(jìn)植物的后裔也升化發(fā)展。例如，印度尼西亞的研究團(tuán)隊就在模擬南芥花生長發(fā)育的過程當(dāng)中，通過RNA干擾技術(shù)選擇了野生型南芥花。這種經(jīng)選擇之后的南芥花開花更早，葉片更少，適應(yīng)印度尼西亞野外的生長環(huán)境，與野生的南芥花類型相似，可以與野生花進(jìn)行繁殖與配種，通過這樣的實(shí)際控制方法，經(jīng)干擾之后，南芥花擁有更高的RNA基因，沉默率作用整體上來講更強(qiáng)，可以對植物的多樣性保護(hù)起到顯著的促進(jìn)作用[3]。

3 小結(jié)

RNA干擾作為一種新的生物調(diào)控模式，對于植物的保護(hù)瀕危物種的野外生存具有非常正向的作用，從本文的分析可知，研究RNA干擾在植物保護(hù)中的應(yīng)用，有利于我們從環(huán)境保護(hù)與生物多樣性的角度，看待目前生物技術(shù)的升級，因而我們要進(jìn)行系統(tǒng)性分析，探討RNA技術(shù)的工具性應(yīng)用，避免技術(shù)發(fā)展的不穩(wěn)定性為生物多樣性的保護(hù)帶來負(fù)面的影響，建立完善的系統(tǒng)，提升RNA干擾技術(shù)的經(jīng)濟(jì)價值，社會價值和環(huán)境保護(hù)價值。